SLS metaalpoeder: Eigenschappen, toepassingen en leveranciers

Inhoudsopgave

Selectief lasersinteren (SLS) is een additieve productietechniek waarbij een laser wordt gebruikt om kleine deeltjes kunststof, metaal, keramiek of glaspoeder samen te smelten tot een 3D-object. SLS metaalpoeders met de juiste eigenschappen zijn cruciaal om via dit proces hoogwaardige metalen onderdelen met complexe geometrieën te maken.

Overzicht van SLS metaalpoeders

SLS metaalpoeders zijn metaalpoeders die geoptimaliseerd zijn voor gebruik in selectieve laser sintering 3D printers om metalen onderdelen en prototypes te produceren. De meest gebruikte SLS metaalpoeders zijn:

SLS metaalpoeder soorten

TypeSamenstellingSleuteleigenschappen
Roestvrij staalFe, Cr, Ni legeringenCorrosiebestendigheid, hoge sterkte
GereedschapsstaalFe-, Cr-, Mo-legeringenHoge hardheid, warmtebehandelbaar
Gelegeerd staalFe, Cr, Ni legeringenWarmtebehandelbaar, machinaal bewerkbaar
Kobalt-chroomCo, Cr legeringenBiocompatibel, slijtvast/corrosiebestendig
Titanium & legeringenTi, Al, V-legeringenLichtgewicht, biocompatibel, sterk
InconelNi-, Cr-legeringenHitte-/corrosiebestendig
Aluminium legeringenAl, Cu, Mg-legeringenLichtgewicht, sterk

Deze metaalpoeders moeten eigenschappen hebben zoals vloeibaarheid, deeltjesvorm en grootteverdeling op maat om SLS onderdelen met hoge dichtheid te produceren met nauwkeurigheid, precisie en de gewenste mechanische eigenschappen.

Belangrijkste eigenschappen van SLS metaalpoeders

ParameterBeschrijvingVereisten
MaatbereikAfmetingen poederdeeltjes10-45 micron gebruikelijk
GrootteverdelingAssortiment poederformatenMeestal bolvormig met enkele satellieten toegestaan
MorfologieVorm poederdeeltjesSferisch is optimaal, satellieten kunnen defecten veroorzaken
StroomsnelheidPoeder vloeibaarheid35-40 s/50g van Hall debietmeter
Schijnbare dichtheidPoederverpakkingsdichtheidRond 60% ware dichtheid
Ware dichtheidMateriaaldichtheidVerschilt per samenstelling
OppervlakteDeeltjesoppervlak per massa-eenheidLager is beter om oxidatie te verminderen
Restgassen en vochtOnzuiverheden in poederGeminimaliseerd voor onderdelen van hoge kwaliteit

SLS Metaalpoeder Kenmerken

KenmerkendRol in SLS-proces
Deeltjesvorm en oppervlaktetextuurBeïnvloeding van de poederstroom in elke nieuwe laag, laserabsorptie, reflectiviteit
DeeltjesgrootteverdelingInvloed van verpakkingsdichtheid, smeltbaddynamiek, smeerbaarheid
StromingseigenschappenZorgt voor uniforme smeerbaarheid, laagconsistentie
Schijnbare dichtheidBepaalt afstand tussen deeltjes, benodigde energie-input
Ware dichtheidBepaalt de uiteindelijke maximaal haalbare dichtheid van onderdelen
LegeringstoevoegingenMaakt specifieke materiaaleigenschappen mogelijk zoals sterkte, hardheid enz.
sls metaalpoeder

Toepassingen van SLS metaalpoeders

SLS metaalpoeder maakt het printen van functionele metalen onderdelen met een volledige dichtheid mogelijk voor prototyping, tooling en kleine series in industrieën zoals:

Industriële toepassingen van SLS gedrukte metalen onderdelen

IndustrieToepassingenGebruikte materialen
Lucht- en ruimtevaartTurbinebladen, motor-/structuuronderdelenRoestvrij staal, superlegeringen, titaanlegeringen
AutomobielPrototype-onderdelen, aangepast gereedschapRoestvrij staal, gereedschapsstaal, aluminiumlegeringen
Medische implantatenPatiëntspecifieke implantaten, geleidersKobaltchroom, titaanlegeringen, roestvrij staal
IndustrieelPrecisiegereedschap, robotgrijpersRoestvrij staal, gereedschapsstaal
JuwelenRingen, kettingen, aangepaste stukkenEdele metalen zoals goudlegeringen, zilver

Enkele unieke voordelen ten opzichte van traditionele productieroutes:

Voordelen van SLS voor de productie van metalen onderdelen

VoordeelBeschrijving
Geometrie vrijheidGeen onderdeelgeometriebeperkingen in tegenstelling tot subtractieve/gietmethodes
Snelle doorlooptijdSnel printen vanuit CAD-gegevens
Licht gewichtRoosterstructuren verminderen gewicht met >30%
Gedeeltelijke consolidatieIntegraal geprinte assemblages vervangen verbindingen
Massaal maatwerkPatiëntspecifieke medische hulpmiddelen
Hybride structurenMulti-materiaal onderdelen van metaal en polymeer mogelijk

Algemene toepassingen van SLS-geprinte metalen onderdelen in verschillende industrieën:

Typische toepassingen van SLS-geprinte metalen onderdelen

SollicitatieVoorbeeldenGebruikte materialen
Functionele prototypesMotoronderdelen, implantatenGelegeerd staal, Ti legeringen
HulpmiddelenBoorgeleiders, opspanmiddelen, mallenRoestvrij staal
Gereedschap voor matrijzenGereedschap voor spuitgietenGereedschapsstaal zoals H13
SerieproductieLuchtvaart/medische componentenTi & Ni legeringen, CoCr
Lichtgewicht constructiesTraliepanelen, schorenAl-legeringen, Ti-legeringen

SLS metaalpoeder specificaties

Fabrikanten van SLS-systemen zoals EOS, 3D Systems en Renishaw leveren gekwalificeerde SLS metaalpoeder specificaties op maat voor hun printermodellen. Enkele veel voorkomende metaalpoeders en afmetingen zijn:

SLS metaalpoeder soorten en maten

MateriaalBeschikbare poedertypesDeeltjesgroottebereik
Roestvrij staal316L, 17-4PH, 303, 41015-45 micron
MaragingstaalMS1, 18N300, 18N35015-45 micron
KobaltchroomCoCr, CoCrMo15-45 micron
Aluminium profielAlSi10Mg, AlSi1215-45 micron
Titanium legeringTi6Al4V Kwaliteit 515-45 micron
Nikkel legeringInconel 718, Inconel 62515-45 micron

Standaardenorganisaties hebben classificaties gedefinieerd voor verschillende metaalpoederkwaliteiten die worden gebruikt in AM-processen:

Metaalpoeder Rangen per ISO/ASTM normen

StandaardCijfersBeschrijving
ISO 17296-2PA1 tot PA6Stelt steeds strengere eisen aan onzuiverheden van P1 tot P6
ISO 17296-3PM1 tot PM4Definieert deeltjesvorm, grootteparameters van PM1 tot PM4
ASTM F3049Klasse 1 tot Klasse 4Definieert toegestane limieten op samenstellingsbereiken van 1 tot 4
ASTM F3056Type 1 tot Type 3Definieert statistische grootteverdelingsparameters van 1 tot 3

Deze classificatiesystemen helpen om kwaliteitsniveaus vast te stellen en helpen kopers bij de inkoop. Hoogzuiver PA5-poeder garandeert een minimale verontreiniging. Ook een strengere chemische controle van klasse 4 vermindert de variabiliteit.

SLS metaalpoeder Leveranciers

Wereldwijd leveren verschillende leveranciers kant-en-klare SLS-poeders. Enkele toonaangevende wereldwijde leveranciers zijn:

Belangrijkste leveranciers van SLS metaalpoeder

LeverancierAangeboden materialenAfzetgebieden
SandvikRoestvrij staal, nikkellegeringen, CoCr, gereedschapsstaal, aluminiumlegeringenEuropa, Azië
PraxairTi legeringen, Ni legeringen, roestvrij, gereedschapsstaalNoord-Amerika
LPW-technologieRoestvrij staal, aluminiumlegeringen, CoCrVerenigd Koninkrijk, Europa
Timmerman additiefRoestvrij staal, CoCr, Cu, aluminiumlegeringenWereldwijd
HoganasRoestvrij staal, gereedschapsstaalEuropa, Azië

Gebruikelijke leveringsminima zijn ongeveer 10 kg per materiaalsoort, hoewel er ook grote volumecontracten bestaan voor OEM-kopers. De verpakkingsopties variëren van vacuüm verzegelde blikken tot gespecialiseerde SLS machinecartridges die elk 700 g tot 1 kg poeder bevatten.

SLS metaalpoeder verpakkingstypen

TypeVolume BereikenKenmerken
Vacuümblikjesbatches van 500g tot 20kgHoudbaarheid tot 1 jaar
PrintercartridgesBatches van 700 tot 1000 gMinimale blootstelling bij hantering
Materiaal torensPatronen van 700 tot 1200 gAutomatische invoer in printer

Prijsklassen voor veelvoorkomende materialen in kleine hoeveelheden zijn:

Metaalpoeder kosten voor SLS printen

MateriaalKleine hoeveelheid Prijsklasse*
Roestvrij staal 316L$60-$100 per kg
Aluminium AlSi10Mg$80-$130 per kg
Maragingstaal$90-$140 per kg
Titaan Ti6Al4V$200-$350 per kg
Kobaltchroom$300-$500 per kg
Edelmetalen$3000+ per kg

SLS metaalpoeder materialen vergelijken

Er worden verschillende metaallegeringen gebruikt voor SLS printen, elk met hun eigen eigenschappen en nadelen:

Vergelijking SLS metaalpoeder materialen

ParameterRoestvrij staalGereedschapsstaalTitanium legeringenNikkellegeringenKobalt ChroomAluminium legeringen
DikteMediumHogerLagerHoogHoogLaagste
KrachtMediumHoogsteMiddelhoogMiddelhoogMediumMedium
HardheidLagerHeel hoogMediumMediumHogerLaag-Middelmatig
CorrosieweerstandUitstekendMediumUitstekendUitstekendUitstekendGemiddeld-Goed
Bio-compatibiliteitGoedBeperktUitstekendBeperktUitstekendGoed
HittebestendigMediumMiddelhoogMediumHeel hoogHeel hoogLager
KostenLaagsteMediumHoogHeel hoogHoogLaag

We zien dat roestvast staal de beste combinatie van eigenschappen biedt wanneer de kosten een rol spelen, terwijl gereedschapsstaal extreme hardheid biedt. Titanium biedt biocompatibiliteit en sterkte bij een lage dichtheid. Superlegeringen zoals Inconel en CoCr bieden thermische stabiliteit en biocompatibiliteit. Aluminiumlegeringen zijn de meest kosteneffectieve lichtgewicht optie.

Voor- en nadelen van gewone SLS metaalpoeders

MateriaalVoordelenNadelen
Roestvrij staalKosteneffectief, gemakkelijk machinaal te bewerkenLagere hardheid en sterkte
GereedschapsstaalExtreem hard en warmtebehandelbaarMinder corrosiebestendigheid, biocompatibiliteit
Titanium legeringenSterk, lichtgewicht, bio-vriendelijkDuur, kan verbranden in zuurstofatmosfeer
Nikkel legeringenUitstekende hittebestendigheid/corrosiebestendigheidZwaar, giftig, erg duur
KobaltchroomBiocompatibel, corrosiebestendigZwaar, gemiddelde kosten
Aluminium legeringenLichtgewicht, goede sterkteLager smeltpunt, hardheid

Criteria voor de klant om SLS metaalpoeder te selecteren

SelectiecriteriaSleutelvragen
Mechanische eigenschappenVoldoet het aan de beoogde toepassingssterkte, slijtvastheid en andere mechanische specificaties?
MateriaalkostenPast het gewenste metaalpoedertype binnen het budget van de toepassing?
NabewerkingZijn er secundaire bewerkingen nodig zoals heet isostatisch persen of warmtebehandeling?
ProductieIs het doelvolume te hoog voor productie SLS printen?
Afmetingen onderdeelgrootteIs het maximale bouwvolume van de printer voldoende voor de grootste onderdeelgeometrieën?
Resolutie, oppervlakteafwerkingKan het SLS-proces voldoen aan de eisen voor fijne detaillering en oppervlaktekwaliteit?
LevertijdIs de doorlooptijd van de leverancier acceptabel gezien de productietijd?

De toepassing van het eindproduct bepaalt de optimale materiaalselectie, waarbij een evenwicht wordt gezocht tussen prestatiebehoeften en economische aspecten.

Overzicht SLS metaalprintproces

Inzicht in SLS 3D printen helpt om te begrijpen hoe poedereigenschappen de kwaliteit van onderdelen beïnvloeden:

SLS 3D Printing procesfasen

FaseBeschrijving
3D-modelleringCAD-software maakt solid/mesh-model van te printen onderdeel
SnijdenModel wordt digitaal in lagen gesneden om printerbestand te genereren
Poeder verspreidenRoller of mes verspreidt dunne laag poeder op bouwplatform
LaserscannenCO2-laser scant over poederbed om deeltjes samen te smelten
DaalplatformBouwplatform verlaagt met 1 laagdikte (~50 micron)
Herhaal spreiden/smeltenStappen herhalen totdat het volledige object laag voor laag is opgebouwd
NabewerkingOvertollig poeder verwijderd, laatste behandelingen gedaan om onderdeel af te werken

Hoe poederkenmerken afdrukresultaten beïnvloeden

Poeder eigendomInvloed op afdrukkwaliteit
PoedergeometrieBolvormige deeltjes met een goede vloeiing maken uniforme lagen zonder defecten mogelijk
Bereik deeltjesgrootteTe fijne poeders stromen slecht, te grote poeders zorgen voor een slechte resolutie
GrootteverdelingEen te brede verdeling kan segregatie of variabele smelt veroorzaken
Schijnbare dichtheidHogere dichtheid zorgt voor grotere dichtheid van het uiteindelijke onderdeel na sinteren
Ware dichtheidPlaatst bovengrens op haalbare onderdeeldichtheid
OppervlaktestructuurRuwe deeltjes kunnen gassen vasthouden of de poederstroom belemmeren

We zien dat verschillende fysische poedereigenschappen een directe invloed hebben op de printresultaten, dus strenge controle door leveranciers is van cruciaal belang.

Nabewerking van SLS-geprinte metalen onderdelen

Na het SLS printproces helpen extra nabewerkingsstappen om de uiteindelijke eigenschappen van het onderdeel te verbeteren:

Gebruikelijke nabewerkingsstappen voor SLS-onderdelen

ProcesBeschrijvingVoordelen
Poeder verwijderenOvertollig poeder eraf geborsteld/gestraaldOnthult bedrukt object
Stress verlichtendVerhitting om restspanningen te verwijderenVerbetert de maatnauwkeurigheid
OppervlakteafwerkingSchuren, polijsten, parelstralenMaakt oppervlak glad, helpt coatinghechting
InfiltratieVloeistof vult resterende porositeitVerhoogt de dichtheid verder, verbetert de sterkte
HittebehandelingThermische uithardings- en ontlaatcycliVerbetert de hardheid van staal

Effecten van nabewerking op onderdeeleigenschappen

EigendomInvloed van nabewerking
DikteInfiltratie met epoxy of brons vult poriën waardoor de dichtheid toeneemt 5-15%
OppervlakteruwheidHandmatig/automatisch polijsten kan ruwheid onder 2 micron bereiken
Dimensionale nauwkeurigheidDe spanningsverlichtende warmtecyclus vermindert kromtrekken en verbetert de precisie
TreksterkteInfiltratie verbetert UTS terwijl warmtebehandeling de vloeigrens kan verdubbelen
DuctiliteitAfweging met krachtverbetering door nabehandelingen
HardheidPrecipitatiehardende legeringen zoals 17-4PH reageren goed op verouderingsbehandelingen

Nabewerking maakt het dus mogelijk om de metaaleigenschappen verder aan te passen op basis van de toepassingsbehoeften.

SLS Metaaldruk Kwaliteitscontrole

Een consistente poedergrondstof van hoge kwaliteit in combinatie met de bewaking van het SLS-proces zorgt voor betrouwbare onderdelen:

Kwaliteitscontrole voor SLS metaalpoeder

ParameterTypische specificatieTestmethoden
DeeltjesgrootteverdelingDoorstroomsnelheid hal > 35s/50gZeven, laserdiffractie
Schijnbare dichtheid65-80% van ware dichtheidGravimetrische meting
Poeder samenstellingLegeringsbereiken volgens ISO 27296Röntgenfluorescentie
OppervlaktemorfologieMediaan-cirkelvorm > 0,75Microfoto's, beeldanalyse
Verontreiniging< 50 ppm zuurstof, < 150 ppm stikstofAnalyse van inertgasfusie

In-procesbewaking voor SLS-printen

MetrischGebruikte sensorDoel
LaserkrachtIngebouwde fotodiodeBehoudt fusieconsistentie
Temperatuur poederbedIR-sensorZorgt voor integriteit van onderdelen, geen kromtrekken
AtmosfeerZuurstofanalysatorVermijdt ontsteking van kruit in de bouwkamer
LaagdikteZ-as encoderNauwkeurig reproduceerbare lagen

Een dergelijke strenge controle van het ingangspoeder en de procesinstellingen resulteert in metalen onderdelen van hoge kwaliteit van elke productierun.

SLS-metaalprinten vergeleken met alternatieven

Andere metalen 3D printalternatieven voor SLS zijn onder andere:

Vergelijking van Metalen 3D Printing Methodes

MetrischBinder jettingDMLSSLMEBM
GrondstofMetaal/polymeer mengpoederMetaalpoederMetaalpoederMetaaldraad/poeder
EnergiebronVloeibaar bindmiddelVezellaserKrachtige Yb-vezellaserElektronenbundel
Bouw snelheidMatig, sneller dan lasermethodenTraag door punt voor punt scannenZeer snel, volledig smeltenSnelste methode
Resolutie, oppervlakteafwerkingSlechter door bindmiddel, nabewerking helptZeer goed dankzij fijne laserspotUitstekend dankzij volledig smeltenMatig door gedeeltelijk smelten
Dimensionale nauwkeurigheid+/- 0,3% met CTQ-proces+/- 0.1-0.2%+/- 0.1-0.2%+/- 0.2-0.3%
NabewerkingUitharden, sinteren beide nodigAlleen ondersteuning voor verwijderingEnige machinale bewerking kan nodig zijnMeeste secundaire werk nodig
Kosten per onderdeelLagere materiaalkosten helpen de prijs te drukkenVeel hogere bedrijfskostenHoge apparatuur- en materiaalkostenHoge apparatuurkosten

Van alle methoden is binder jetting het meest kosteneffectief gebleken voor de productie van metalen onderdelen bij lagere volumes tot 10.000 stuks. SLS biedt de eenvoudigste nabewerking in combinatie met een goede nauwkeurigheid en oppervlakteafwerking.

sls metaalpoeder

Veelgestelde vragen

Welke industrieën gebruiken SLS-metaalprinten?

SLS-metaalprinten wordt gebruikt in de ruimtevaart, auto-industrie, medische industrie en vele andere industrieën waar metalen precisieonderdelen nodig zijn.

Wat is de nauwkeurigheid en resolutie van SLS-metaalprinten?

De nauwkeurigheid en resolutie zijn afhankelijk van verschillende factoren, zoals de machine, het materiaal en de procesparameters, maar SLS-metaalprinten kan hoge precisieniveaus bereiken.

Is nabewerking nodig voor SLS metaal-geprinte onderdelen?

Ja, nabewerking kan nodig zijn om ondersteunende structuren te verwijderen, de oppervlakteafwerking te verbeteren en te voldoen aan specifieke vereisten voor de toepassing.

Wat zijn de beperkingen van SLS-metaalprinten?

Enkele beperkingen zijn de kosten van de apparatuur, de beperkte grootte van de bouwkamers en de noodzaak van goede veiligheidsmaatregelen door het gebruik van lasers en metaalpoeders.

Kan SLS-metaal printen worden gebruikt voor massaproductie?

Ja, SLS-metaalprinten kan worden gebruikt voor zowel prototyping als de productie van kleine tot middelgrote aantallen metalen onderdelen.

Is SLS-metaal printen milieuvriendelijk?

Hoewel het materiaalafval kan verminderen in vergelijking met traditionele productiemethoden, zijn de afvoer van metaalpoeders en het energieverbruik factoren om rekening mee te houden wat betreft de impact op het milieu.

Zijn er veiligheidsmaatregelen bij het werken met SLS-metaalprinten?

Ja, er moeten veiligheidsmaatregelen worden genomen bij het werken met metaalpoeders en operators moeten worden opgeleid om veilig met lasersystemen te werken.

Wat zijn de kosten van SLS-metaalprintservices?

De kosten variëren afhankelijk van factoren zoals de materiaalkeuze, de complexiteit van de onderdelen en de hoeveelheid. Je kunt het beste offertes aanvragen bij dienstverleners voor specifieke projecten.

ken meer 3D-printprocessen

Delen op

Facebook
Twitteren
LinkedIn
WhatsAppen
E-mail

MET3DP Technology Co, LTD is een toonaangevende leverancier van additieve productieoplossingen met hoofdkantoor in Qingdao, China. Ons bedrijf is gespecialiseerd in 3D printapparatuur en hoogwaardige metaalpoeders voor industriële toepassingen.

Onderzoek om de beste prijs en een op maat gemaakte oplossing voor uw bedrijf te krijgen!

gerelateerde artikelen

Koop Metal3DP's
Productbrochure

Ontvang de nieuwste producten en prijslijst